一种射线源固定单轴驱动能量扫描机构

本发明涉及实验室谱仪，更具体地涉及一种射线源固定单轴驱动能量扫描机构。

背景技术：

1、x射线吸收谱是随着同步辐射装置的发展而成熟起来的实验技术，是研究物质结构重要的方法之一，能够在固态、液态等多种条件下研究原子近邻局域结构，被广泛地应用于材料、生物、化学、环境和地质学等诸多领域。

2、实验室谱仪是基于罗兰圆成像原理利用x射线源，球面弯晶，探测器，高精度位移台等组件构成的分析仪器，可测量不同元素近邻局域结构信息(如配位元素的种类、价态、键长、配位数等)。

3、实验室谱仪中的能量扫描机构用于对不同被测样品进行x射线吸收谱进行采集，是由若干精密电动位移台组成的联动机构，使x射线源、球面弯晶、样品及探测器按照一定的罗兰圆构型运动，以便对样品进行吸收谱采集。采集得到的x射线吸收谱可用来鉴定被测样品中所含的元素，吸收谱线与原子有特定的关系，因此可分辨出x射线所穿过样品的化学成分。

4、cn202211733446.6公开了一种实验室谱仪，在能量扫描过程中，球面弯晶、样品及探测器组件和x射线源在动态罗兰圆上的联动依靠四个电动位移台精密联动实现，因此成本相对较高且各位移台之间的联动控制程序较为复杂。

5、cn 202211237248.0公开了一种用于光谱仪信号接收的多模式集成切换平台及其方法，在能量扫描过程中，球面弯晶、样品及探测器组件和x射线源在动态罗兰圆上的联动虽然依靠单轴驱动，但x射线源的位置在扫描过程中不断移动，并非固定。由于x射线源出射光束的强度和位置稳定性对高质量的能谱采集至关重要，对于大功率x射线源，其本身质量较大(通常有20kg左右)，且其在工作时还需通入循环冷却水。在水泵的作用下循环冷却水流经x射线源时会产生一定振幅和频率的振动，若采谱时x射线源还需实时移动则更难以保证其振动稳定性，进而不利于其出射光束强度和位置稳定性的保持。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中的稳定性等问题，本发明提供一种射线源固定单轴驱动能量扫描机构。

2、根据本发明的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其包括x射线源及其支撑调节机构、球面弯晶组件、样品及探测器组件、连杆机构和安装底板，其中，x射线源及其支撑调节机构固定安装在安装底板上，球面弯晶组件包括球面弯晶和允许球面弯晶沿着入射光的方向移动的位移台，样品及探测器组件通过连杆机构与球面弯晶组件连接，以使得x射线源及其支撑调节机构、球面弯晶组件和样品及探测器组件按照罗兰圆构型精密联动。

3、优选地，连杆机构包括支撑组件、四连杆机构和固定安装板，其中，球面弯晶固定安装在支撑组件上，样品及探测器组件固定安装在固定安装板上，固定安装板通过四连杆机构可移动地与支撑组件连接。

4、优选地，支撑组件包括第一直线导轨、圆盘、矩形板、第二直线导轨和腰型板底座，其中，第一直线导轨固定在安装底板上，圆盘通过滑座可线性移动地安装在第一直线导轨上，矩形板可转动地安装在圆盘上，第二直线导轨固定在矩形板上，腰型板底座的一端通过滑座可线性移动地安装在第二直线导轨上，腰型板底座的另一端通过轴承可转动地安装在位移台上。

5、优选地，四连杆机构包括第一腰型连接板、第二腰型连接板、第三腰型连接板和第四腰型连接板，其中，第一腰型连接板和第三腰型连接板在第一枢接处可转动地安装在固定在底板上的轴承座上，第三腰型连接板和第四腰型连接板在第二枢接处可转动地安装在支撑组件上，第一腰型连接板和第二腰型连接板在第三枢接处可转动地安装在支撑组件上，第二腰型连接板和第四腰型连接板在第四枢接处可转动地悬空安装。

6、优选地，轴承座为“z字型”轴承座，第三腰型连接板为“z字型”连接板。

7、优选地，支撑组件在第二枢接处具有固定轴承座，第三腰型连接板和第四腰型连接板可转动地安装在固定轴承座上。

8、优选地，支撑组件具有第三直线导轨，腰型板连接座的一端通过滑座可线性移动地安装在第三直线导轨上，第一腰型连接板和第二腰型连接板在第三枢接处可转动地安装在腰型板连接座的另一端上。

9、优选地，支撑组件与轴承同轴处固定圆柱，球面弯晶固定安装在圆柱上，固定安装板在第四枢接处可转动地安装在四连杆机构上并具有u型槽，u型槽与圆柱的表面形成小间隙配合。

10、优选地，固定安装板和四连杆机构之间具有圆盘型垫高块。

11、优选地，固定安装板开有u型槽的一端安装矩形连接块。

12、根据本发明的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，基于罗兰圆成像原理，用于实验室谱仪领域，通过将xrd型x射线源、球面弯晶、样品及探测器组件按照一定的罗兰圆构型精密联动以实现54.5°～85.5°布拉格角所对应能量范围内不同样品的吸收谱采集。

技术特征：

1.一种射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其特征在于，该射线源固定单轴驱动能量扫描机构包括x射线源及其支撑调节机构(100)、球面弯晶组件(200)、样品及探测器组件(300)、连杆机构(400)和安装底板(26)，其中，x射线源及其支撑调节机构(100)固定安装在安装底板(26)上，球面弯晶组件(200)包括球面弯晶(3)和允许球面弯晶(3)沿着入射光(2)的方向移动的位移台(25)，样品及探测器组件(300)通过连杆机构(400)与球面弯晶组件(200)连接，以使得x射线源及其支撑调节机构(100)、球面弯晶组件(200)和样品及探测器组件(300)按照罗兰圆构型精密联动。

2.根据权利要求1所述的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其特征在于，连杆机构(400)包括支撑组件(401)、四连杆机构和固定安装板(4033)，其中，球面弯晶(3)固定安装在支撑组件(401)上，样品及探测器组件(300)固定安装在固定安装板(4033)上，固定安装板(4033)通过四连杆机构可移动地与支撑组件(401)连接。

3.根据权利要求2所述的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其特征在于，支撑组件(401)包括第一直线导轨(4011)、圆盘(4013)、矩形板(4015)、第二直线导轨(4016)和腰型板底座(4017)，其中，第一直线导轨(4011)固定在安装底板(26)上，圆盘(4013)通过滑座(4012)可线性移动地安装在第一直线导轨(4011)上，矩形板(4015)可转动地安装在圆盘(4013)上，第二直线导轨(4016)固定在矩形板(4015)上，腰型板底座(4017)的一端通过滑座(4012)可线性移动地安装在第二直线导轨(4016)上，腰型板底座(4017)的另一端通过轴承(28)可转动地安装在位移台(25)上。

4.根据权利要求3所述的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其特征在于，四连杆机构包括第一腰型连接板(4023)、第二腰型连接板(4026)、第三腰型连接板(4027)和第四腰型连接板(4029)，其中，第一腰型连接板(4023)和第三腰型连接板(4027)在第一枢接处可转动地安装在固定在底板(26)上的轴承座(29)上，第三腰型连接板(4027)和第四腰型连接板(4029)在第二枢接处可转动地安装在支撑组件(401)上，第一腰型连接板(4023)和第二腰型连接板(4026)在第三枢接处可转动地安装在支撑组件(401)上，第二腰型连接板(4026)和第四腰型连接板(4029)在第四枢接处可转动地悬空安装。

5.根据权利要求4所述的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其特征在于，轴承座(29)为“z字型”轴承座，第三腰型连接板(4027)为“z字型”连接板。

6.根据权利要求4所述的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其特征在于，支撑组件(401)在第二枢接处具有固定轴承座(4021)，第三腰型连接板(4027)和第四腰型连接板(4029)可转动地安装在固定轴承座(4021)上。

7.根据权利要求4所述的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其特征在于，支撑组件(401)具有第三直线导轨(4018)，腰型板连接座(4022)的一端通过滑座(4012)可线性移动地安装在第三直线导轨(4018)上，第一腰型连接板(4023)和第二腰型连接板(4026)在第三枢接处可转动地安装在腰型板连接座(4022)的另一端上。

8.根据权利要求4所述的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其特征在于，支撑组件(401)与轴承(28)同轴处固定圆柱(4019)，球面弯晶(3)固定安装在圆柱(4019)上，固定安装板(4033)在第四枢接处可转动地安装在四连杆机构上并具有u型槽(30)，u型槽(30)与圆柱(4019)的表面(31)形成小间隙配合。

9.根据权利要求8所述的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其特征在于，固定安装板(4033)和四连杆机构之间具有圆盘型垫高块(4032)。

10.根据权利要求8所述的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，其特征在于，固定安装板(4033)开有u型槽(30)的一端安装矩形连接块(4034)。

技术总结
本发明涉及一种射线源固定单轴驱动能量扫描机构，X射线源及其支撑调节机构固定安装在安装底板上，球面弯晶组件包括球面弯晶和允许球面弯晶沿着入射光的方向移动的位移台，样品及探测器组件通过连杆机构与球面弯晶组件连接，以使得X射线源及其支撑调节机构、球面弯晶组件和样品及探测器组件按照罗兰圆构型精密联动。根据本发明的射线源固定单轴驱动能量扫描机构，基于罗兰圆成像原理，用于实验室谱仪领域，通过将XRD型X射线源、球面弯晶、样品及探测器组件按照一定的罗兰圆构型精密联动以实现54.5°～85.5°布拉格角所对应能量范围内不同样品的吸收谱采集。

技术研发人员：张林娟,王建强,于海生,吴佳兴,钱晓旭,郭耀天,李松,王潇然,朱健秋,沈昊
受保护的技术使用者：中国科学院上海应用物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8